高处作业吊篮研究

吴凤其

摘要：高处作业吊篮是外墙装修、洗和维护作业不可缺少的设备，广泛应用于电厂、风力发电、高架桥梁、造船、电梯安装等行业。因为具有费用少、移动方便、安全、高效等特点，所以，用吊篮取代传统的脚手架和大绳进行高空作业已成必然趋势。随着我国建筑业的日益发展，用于高层建筑外装修、外墙维修和外墙清洗的高处作业吊篮已得到了越来越广泛的使用．作为驱动装置，提升机的承载能力对设计、制造、使用、维护等都有着重要的影响．在实际应用中发现，用于承载的钢丝绳和对它进行压紧的摩擦轮之间有时会出现过度挤压，造成钢丝绳过早失效，即出现所谓的“融绳”现象，这对制造厂家及使用者都是不利的．为了提高设计、制造的水平，最大限度地开发其应用潜力，避免和减少出现“融绳”现象，必须深入了解影响吊篮提升机承载能力诸因素的作用机理，并提出合理的控制措施。

关键词：高处作业，吊篮，安全，自动化

中图分类号：TN830文献标识码： A

前言

90 年代后期, 提升高度超过100m 的国产大高度钢丝胶带提升机成功研制并投入使用, 现已形成与国外公司产品竞争的局面。

高处作业吊篮主要由悬吊平台、提升机、安全锁、悬挂机构、以及电气控制等部分组成。其中提升机是悬吊平台的动力部件，也是高处作业吊篮的重要组成部分。而限速器则是为了防止吊篮上升速度太快，起到保护工人以及所运物料的作用。

一、国内外研究现状和发展趋势

纵观国内外提升机发展史，从一般的单绳缠绕式提升机到多绳摩擦式提升机，从减

速器传动到直联传动，国内外提升机制造业，都有了长足的进展。

1.1国内发展概况

目前,国内外常见的吊篮用电动爬升式提升机形式较多,如按钢丝绳在机内缠绕轨迹分主要有S型和α型。

随着世界电力电子技术的发展，以及交流同步机传动的开发和生产，提升机传

动装置又向交流传动方式发展。目前我国大容量交一交变频器供电的交流同步机传动系统已被成功应用，全数字化的自动提升机已经成为当今提升技术的发展方向。

目前国产提升机已适应旧《规程》的规定。国产双滚筒提升机的滚筒直径，最大静张力，最大静张力差，提升速度，减速比，电动机容量等均能满足主、副斜井提升的要求，而仅仅因为提升纲丝绳在提升机滚筒上缠绕层数不能满足新《规程》的规定，则需增大一级提升机选型或加宽提升机的滚筒宽度，来满足缠绕层数的规定，这就增加了投资[9]。

随着现代技术的进步,提升设备在机械结构、工艺、设计理论及方法、拖动控制及安全检测等方面都有了很大的发展。例如中低压和中高压盘式闸机液压站、硬齿面行星轮传动等的应用；内装同步电机主轴装置的问世；零部件设计中CAD/CAM及有限元法的应用；利用系统工程方法惊醒提升系统的设计和改造、提升系统的摸化和仿真都取得了较新的成就；拖动类型除异步电动机拖动调整、直流电动机调速外，交变频供电同步电动机拖动方式已在大型提升及中应用；由可编程控制器PLC构成的提升工艺控制、安全回路、监视回路、行程控制器、制动控制以及井筒信号系统，在工业技术发达国家已有比较典型的产品。

1.2国外发展概况

国外多绳摩擦轮提升机，近年来发展较快，有塔式和落地式两种布置形式的提升机，在主轴装置上的受力方向不同，因此在结构计算上，和部件强度上亦稍有差异，落地式多绳提升机需有两个导向轮，(天轮)且强度较大，故在设备投资上落地式多绳提升机价格较高，但落地式多绳提升机安装方便，对缩短建井工期及防震抗震均优于塔式，故近年来我国引进的多绳提升机中，落地式的亦不少。

1947年德国G.H.H.公司在汉诺威（Hannover）矿安装了一台四绳摩擦式提升机。多绳摩擦式提升机具有安全性高、钢丝绳直径细 、主导轮直径小、设备重量轻、耗电少、价格便宜等优点，发展很快。除用于深立井提升外，还可用于浅立井和斜井提升。钢丝绳搭放在提升机的主导轮（摩擦轮）上，两端悬挂提升容器或一端挂平衡重(锤)。运转时，借主导轮的摩擦衬垫与钢丝绳间的摩擦力,带动钢丝绳完成容器的升降。钢丝绳一般为2～10根。井塔式提升机 机房设在井塔顶层，与井塔合成一体，节省场地；钢丝绳不暴露在露天，不受 雨雪的侵蚀，但井塔的重量大，基建时间长，造价高，并不宜用于地震区 。

二、高处作业吊篮发展前景

（1）形制动闸

提升设备的制动系统是提升中的重中之重，制动系统失灵会导致重大的人身伤亡和严重的经济损失。由于角移式闸其轴销多、磨损松旷现象严重，灵敏度低、空行程大，加之其液压制动的缸体是单一的，一旦出现卡缸就会造成严重的跑车事故。盘型闸的液压制动是多缸体的，无论从灵敏度上还是可靠性看，远比角移式的制动安全可靠的多。目前的液压站也在逐步完善，大部分部件都是集成化，且其液压的压力也在升高，由过去的6MPa提高到14～2lMPa，这样就可以使制动闸的缸体缩小或减少，可靠性大大增强。

（2）用直联电动机

过去的提升设备绝大部分是异步电动机拖动。减述机是提升设备中维护量最大、维护费用最高的部件．尤其是滑动轴承减速机，轴瓦磨损快，减速机易磨损，联轴节及齿轮和键等也常出故障，约8a成组齿轮全要更换，换减速机箱更是频繁，维护量大，维护费用高，且其运行时的噪声也大，故现有较大型的提升设备生产的配套电动机，也在向直流方向发展，电动机与滚筒直联，取消了减速机，这也是大型提升设备发展的趋势之一。

（3）电子计算机加入提升设备的控制

新型的大型提升设备中都装配有电子计算机控制系统，为安全起见，老的大型提升设备也在逐步引进计算机控制系统，这样不但增强了后备保护、故障诊断及其安全控制，并使提升系统的运行更加安全可靠。

（4）电力拖动

大型提升设备电力拖动方式是近几十年来发展速度最快的。异步电动机拖动向直流电动机拖动方向演变；大型的直流电动机拖动又向同步电动机拖动方向发展。由于大容量可控硅整流设备的问世，使直流电动机在大型提升设备上又大有用武之地。过去使用直流电动机拖动，要有旋转的直流发电机供电，由于其发电整流子故障多、噪声大，影响了在大型提升机上的配套。现在可以用静态的大容量的可控硅给直流电动机供电，一般容量在1000kW以上的均可以考虑使用直流电动机，这样不仅取消了维护困难、维护费用高、噪声大的问题，更主要的是直流拖动的调速性能好，这对于频繁启动的提升设备而言，是一个很突出的优点。20世纪70年代，由于交一交变频可控硅在大型提升机上有了很大的发展，很快就取代了直流电动机，因为其低频性能也取消了减速机，低频调速性能也很好；又因为它是光滑的铜环，不存在有直流电动机整流子维护困难的问题。因此同步电动机在大型提升机设备很快得到了应用，过去我国煤炭系统对提升设备使用同步电机交一交 变频 ，是控制在3000kW以上容量的可选用。而国际技术交流上德国西门一子的观点是2000kW以上的均可选用。由于交一交变频的供电，同步电动机在大型提升机上的应用，才有可能考虑将电动机装在滚筒内，这样目前世界上最先进的内装式的提升机才能够得以问世。内装式提升机体积小，且其轴的受力均衡，故大有进一步发展的趋势。特别是塔式提升机上优点尤为突出，因其可以缩小大厅的面积，降低井塔的土建造价。

通过对时间、空间矢量控制原理的阐述，结合实现电路，对矿井提升机异步电动机调速系统矢量控制部分进行分析与论述，实现提升机合理运行。

（5）大型提升设备的自动化

目前发达国家井底大型提升设备，特别是主井提升设备，全部实现自动化，提升机房没有司机。而我国矿井提升设备的运行方式还是手动的，有少数个别矿井也在作初步自动化的工作，这是可喜的起步。从实现我国现代化的发展角度来看，大型提升设备，特别是主井提升设备的自动化已是一个发展的必然。因为目前我国提升设备的电控系统在逐步完善，电子计算机在矿井的应用也在逐步扩展，电子计算机在提机电控上应用，也为提升机自动化创造条件。目前，由于我国加入了WTO，电气元件的进口量也会增加，市场上传感器规格也更加多样化，这些都给提升设备的自动化创造了条件。目前世界上最先进的提升设备电控系统应该是瑞典的北方基律纳铁矿，11台大型提升设备，其控制系统在不远处的电控室内两台显示屏可以滑动到任一台绞车的位置上，由两个人监控即可。相比之下，我国大型提升设备应加快自动化的步伐。

三、结束语

随着建筑规模的大型化, 提升机的作用越来越重要, 一些用于关键部位如预热器、粉磨系统循环、辊压机系统、立磨系统的提升机等,由于其运行状况直接影响整个生产线的运转率, 已经不再被视为传统意义的辅机。高处作业吊篮技术将会被广泛得到应用。